Đồ án thiết kế cầu thép liên hợp BTCT_UTC2

THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

THIẾT KẾ CẦU THÉP
1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
1.1. Số liệu chung
- Quy trình thiết kế:
- Chiều dài nhịp:
- Khổ cầu:

+ Bề rộng phần xe chạy:
+ Lề người đi bộ:
+ Chân lan can:
+ Bề rộng toàn cầu: Bcau= 9,0+2.1,5+2.0,5
- Hoạt tải thiết kế:

22TCN 272-05
L = 26 m
G= 8,0+2.1,5 m
Bxe =
8,0 m
ble =
1,5 m
blc =
0,5 m
Bcau =
12 m
0,5HL 93 + 3.10-3 MPa

1.2. Vật liệu chế tạo dầm

- Thép chế tạo neo liên hợp:

+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất:
- Cốt thép chịu lực bản mặt cầu:
+ Cường độ chảy quy định nhỏ nhất:
- Vật liệu bê tông chế tạo bản mặt cầu:

fy

=

420 MPa

fy

=

420 MPa

+ Cường độ chịu nén của bêtông tuổi 28 ngày:

f c'

=

32

MPa

+ Trọng lượng riêng của bêtông:

γc

=

25

kN/m3

1, 5
'
E
=
0
,
043
.
γ
f
c
c
c
+ Môđun đàn hồi của bêtông:

- Vật liệu thép chế tạo dầm:

+ Giới hạn chảy của thép:
+ Giới hạn kéo đứt của thép:
+ Môđun đàn hồi của thép:
- Liên kết dầm :

+ Liên kết dầm chủ bằng đường hàn.
+ Liên kết mối nối dầm bằng bu lông cường độ cao.
2. CẤU TẠO KẾT CẤU NHỊP

Ec =
30405,59 MPa
Thép các bon
fy =
345 MPa
fu =
485 MPa
Es =
200000 MPa

2.1. Chiều dài tính toán KCN
- Kết cấu nhịp giản đơn có chiều dài nhịp:
- Khoảng cách từ đầu dầm đến tim gối:
- Chiều dài tính toán nhịp: Ltt= Lnh - 2.a

Lnh =
a
=
Ltt =

26,0 m
0,3 m
25,4 m

n

6

2.2. Lựa chọn số dầm chủ trên mặt cắt ngang
- Số dầm chủ nhiều :
1

SVTH: LÊ VIẾT HUY

=

dầm

1

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
2.3. Quy mô mặt cắt ngang cầu

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

Hình 1. Cấu tạo kết cấu nhịp
- Các kích thước cơ bản của mặt cắt ngang cầu:

+ Bề rộng phần xe chạy:
+ Số làn xe thiết kế:
+ Bề rộng lề đi bộ:
+ Bề rộng chân lan can:
+ Chiều cao chân lan can:

+ Bề rộng toàn cầu:
+ Số dầm chủ thiết kế:
+ Khoảng cách giữa các dầm chủ:
+ Chiều dài phần cánh hẫng:
2.4. Chiều cao dầm chủ

Bxe
nl
ble
bclc
hclc
Bcau
n
S

=
800 cm
=
2
làn
= 2.150 cm
= 2.50 cm
=
50 cm
=
1200 cm
=
6
dầm
=

200 cm

d oe

=

100 cm

- Chiều cao dầm chủ được lựa chọn phụ thuộc vào:
+ Chiều dài nhịp tính toán.
+ Số lượng dầm chủ trên mặt cắt ngang.
+ Quy mô tải trọng khai thác.
- Xác định theo điều kiện cường độ.
- Xác định theo kinh nghiệm.
- Ngoài ra việc lựa chọn dầm thép cần phải phù hợp với bề rộng của các bản thép hiện có
trên thị trường để tránh việc phải cắt bản thép một cách hợp lý.
- Trong bước tính toán sơ bộ ta chọn chiều cao dầm thép theo công thức:

Hsb 1
1
≥ ⇒ Hsb ≥ .25,4 = 0,86m = 86cm
L 30
30
=> Chọn chiều cao dầm thép:
+ Chiều cao bản bụng:
+ Chiều dày bản cánh trên:
+ Chiều dảy bản cánh dưới:
+ Chiều cao toàn bộ dầm thép:
2

SVTH: LÊ VIẾT HUY

Dw
tt
tb
Hsb

=
140 cm
=
4 cm
=
4 cm
= 140 +4 +4= 148cm

2

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
2.5. Cấu tạo bản bêtông mặt cầu

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

- Kích thước của bản bêtông mặt cầu được xác định theo điều kiện bản chịu uốn dưới tác
dụng của tải trọng cục bộ.
- Chiều dày bản thường chọn ts = (16 ÷ 25) cm
- Theo quy định của 22 TCN 272 - 05 thì chiều dày bản bêtông mặt cầu phải lớn hơn 175
mm, đồng thời còn phải đảm bảo theo điều kiện chịu lực.

=> Ở đây ta chọn ts = 20 cm.
- Bản bê tông cấu tạo vút dạng đường vát chéo để tăng khả năng chịu lực của dầm và tạo ra
chỗ để bố trí neo liên kết.
- Kích thước cấu tạo bản bêtông mặt cầu:
+ Chiều dày bản bê tông:
ts
=
20 cm
+ Chiều cao vút bản:
th
=
12 cm
+ Bề rộng vút bản:
bh =
12 cm

d oe

+ Chiều dài phần cánh hẫng:
+ Chiều dài phần cánh phía trong:
2.6. Tổng hợp kích thước thiết kế dầm chủ

=
S/2 =

100 cm
110 cm

Hình 2. Cấu tạo mặt cắt ngang dầm chủ
- Cấu tạo bản bụng:

+ Chiều cao bản bụng:
+ Chiều dày bản bụng:
- Cấu tạo bản cánh trên hay bản cánh chịu nén:
+ Bề rộng bản cánh chịu nén:
+ Số tập bản:
+ Chiều dày 1 bản:
+ Tổng chiều dày bản cánh chịu nén:
- Cấu tạo bản cánh dưới hay bản cánh chịu kéo:
3

SVTH: LÊ VIẾT HUY

Dw =
tw =

140 cm
3 cm

bc
n
t
tc

40 cm
1 tập
4 cm
4 cm

=
=

=
=

3

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
+ Bề rộng bản cánh chịu kéo:
bt =
70 cm
+ Số tập bản:
n
=
1 tập
+ Chiều dày 1 bản:
t
=
4 cm
+ Tổng chiều dày bản cánh chịu kéo:
tt =
4 cm
- Tổng chiều cao dầm thép:
Hsb =
148 cm
- Cấu tạo bản bêtông:
+ Chiều dày bản bêtông:
ts

=
20 cm
+ Chiều cao vút bản:
th
=
12 cm
- Chiều cao toàn bộ dầm liên hợp:
Hcb = 148+20+12 = 180 cm
3. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG HÌNH HỌC MẶT CẮT DẦM CHỦ
3.1. Các giai đoạn làm việc của cầu dầm liên hợp
- Giai đoạn I: Sau khi thi công xong dầm thép.
+ Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt dầm thép

Hình 3. Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn I
+ Tải trọng tính toán:
1. Trọng lượng bản thân dầm.
2. Trọng lượng hệ liên kết dọc và hệ liên kết ngang.
3. Trọng lượng bản bêtông và những phần bêtông được đổ cùng với bản
- Giai đoạn II: Khi bản mặt cầu đã đạt cường độ và tham gia làm việc tạo hiệu ứng liên
hợp giữa thép và bản BTCT.
+ Mặt cắt tính toán: Là mặt cắt liên hợp thép – BTCT.

4

SVTH: LÊ VIẾT HUY

4

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9

THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

Hình 4. Mặt cắt dầm tính toán giai đoạn II
+ Tải trọng tính toán:
1. Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm: Trọng lượng lớp phủ mặt cầu, chân lan can, gờ chắn
bánh.
2. Hoạt tải.
- Giai đoạn III: Giai đoạn khai thác và đưa cầu vào sử dụng.
3.2. Xác định ĐTHH mặt cắt giai đoạn I
- Diện tích mặt cắt dầm thép (diện tích mặt cắt nguyên):
ANC = bc.tc + Dw.tw + bt.tt = 40.4 + 140.3 + 70.4 = 860cm2
- Xác định mômen tĩnh của mặt cắt đối với trục 0-0 đi qua đáy dầm thép:

t 
t

D

So = b c .t c . H sb − c  + D w .t w . w + t t  + b t .t t . t
2
2

 2

4
4


 140

= 40.4.148 − ÷+ 140.3.
+ 4 ÷+ 70.4. = 55000cm3
2
2

 2

- Khoảng cách từ đáy dầm đến TTH mặt cắt giai đoạn I:

Y1 =

So
55000
=
= 63,95cm
A NC
860

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén:

Dc1 = Hsb – tc – Y1 = 148 – 4 – 63,95 = 80,05cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục I-I :

Yt1 = H sb − Y1 = 148 − 63,95 = 84.05cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục I-I:

Yb1 = Y1 = 63,95cm
- Xác định mômen quán tính của mặt cắt dầm đối với TTH I-I:

+ Mômen quán tính bản bụng:
5

SVTH: LÊ VIẾT HUY

5

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
2

2

3
t w .D3w
 Dw
 3.140
 140

Iw =
+ t w .D w 
+ t t − Y1 ÷ =
+ 3.140 
+ 4 − 63,95 ÷
12

12
 2

 2


= 728391,6cm4
+ Mômen quán tính bản cánh chịu nén:
2

2

bc .t 3c
t c  40.43
4


Icf =
+ bc .t c  Hsb − Y1 − ÷ =
+ 40.4  145 − 63,95 − ÷
12
2
12
2



= 1077274,1cm4
+ Mômen quán tính bản cánh chịu kéo:
2

2

b t .t 3t
t t  70.43
4


I tf =
+ b t .t t  Y1 − ÷ =
+ 70.4  63,95 − ÷
12
2
12
2



= 1075079,1cm4
+ Mômen quán tính của tiết diện dầm thép:
INC = Iw + Icf + Itf = 728391,6+1077274,1+1075079,1 = 2880744,8 cm4
- Xác định mômen tĩnh của phần trên mặt cắt dầm thép đối với trục I-I:

t 
( H − Y1 − t c )

S NC = b c .t c  H sb − Y1 − c  + t w . sb
2
2


2
148 − 63,95 − 4 )
4
(

= 40.4 148 − 63,95 − ÷+ 2.
= 22738,61cm3
2
2

2

- Mômen quán tính của mặt cắt dầm thép đối với trục Oy:

t c .b3c D w .t 3w t t .b3t 4.403 140.33 4.703
Iy =
+
+
=
+
+
= 135981.67cm 4
12
12
12
12
12
12
3.3. Xác định đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn II
3.3.1. Xác định bề rộng tính toán của bản bêtông

Hình 5. Xác định bề rộng tính toán của bản cánh
- Xác định b1: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
6

SVTH: LÊ VIẾT HUY

6

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

1
1
L tt = .25400 = 317,5cm
8
+ 8
1 
 2 .t w 


1
 1 .b 
.40
c
 4 

4
+ 6.ts + max
= 6.20 +
= 130cm.
o
+ d e = 100cm
=> Vậy: b1 = 100cm.
- Xác định b2: Lấy giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
1
1
Ltt = .2540 = 317,5cm
8
+ 8

1 
 2 .t w 


1
 1 .b c 
.40
 4 
4
+ 6.ts + max
= 6.20 +
= 130cm.
S
+ 2 = 100cm
=> Vậy: b2 = 100cm.
Do đó:

- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm biên: bs = b1 + b2 = 100+110 = 200cm
- Bề rộng tính toán của bản bêtông dầm trong: bs = 2.b2 = 2.100 = 200cm
3.3.2. Xác định hệ số quy đổi từ bêtông sang thép
- Vì tiết diện lien hợp có hai vật liệu thép và bê tông nên khi tính đặc trưng hình học ta phải
tính đổi về một loại vật liệu. Tính đổi bêtông sang thép dựa vào hệ số n là tỷ số giữa môđun
đàn hồi của thép và bêtông.
+ Trường hợp mặt cắt chịu lực ngắn hạn : n
+ Trường hợp mặt cắt chịu lực dài hạn : n = 3n
'
- Tra bảng hệ số quy đổi từ bêtông sang thép với f c = 32 Mpa.

Ta có: n= 8 và n’=24
=> Khi tính toán phần bêtông bản mặt cầu được tính đổi sang thép bằng cách chia ĐTHH
của phần bêtông cho hệ số n (khi không xét từ biến) hoặc n’(khi xét đến từ biến).
3.3.3. Xác định ĐTHH mặt cắt dầm biên
3.3.3.1. Mặt cắt tính toán

7

SVTH: LÊ VIẾT HUY

7

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

Hình 6. Mặt cắt dầm biên
3.3.3.2. ĐTHH của cốt thép trong bản bêtông
- Cốt thép trong bản bêtông mặt cầu được bố trí thành hai lưới là lưới cốt thép phía trên và
lưới cốt thép phía dưới của bản. Để đơn giản chỉ tính cốt thép theo phương dọc cầu.

Hình 7. Bố trí cốt thép trong bản bêtông dầm biên
- Lưới cốt thép phía trên:
+ Đường kính cốt thép: φ = 1,2cm
α=

3,1416.1, 22
4
= 1,131cm2

+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh.
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 19 cm
+ Tổng diện tích cốt thép phía trên: Art = 11.1,131 = 12,44cm2.
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía trên đến mép trên bản bêtông: a rt = 5cm.
- Lưới cốt thép phía dưới:
+ Đường kính cốt thép: φ = 1,2cm

8

3,1416.1, 22
α=
4
+ Diện tích mặt cắt ngang 1 thanh:
= 1,131cm2
8

SVTH: LÊ VIẾT HUY

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
+ Số thanh trên mặt cắt ngang dầm: nrt = 11 thanh.
+ Khoảng cách giữa các thanh: @ = 19cm.
+ Tổng diện tích cốt thép phía dưới: Arb = 11.1,131 = 12,44cm2.
+ Khoảng cách từ tim cốt thép phía dưới đến mép dưới bản bêtông: arb = 5cm.
- Tổng diện tích cốt thép trong bản bêtông:
Ar = Art + Arb = 2.12,44 = 24,88 cm2.
- Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép bản đến mép trên của bản bêtông:

Yr =

A rt .(t s + t h − a rt ) + A rb .(a rb + t h ) 12,44.(20 + 12 − 5) + 12, 44.(5 + 12)
=
Ar
24,88

= 22cm.
Trong đó:
+ ts: Chiều dày bản bêtông.
+ th: chiều dầy bản vút dầm.
3.3.3.3. ĐTHH của mặt cắt liên hợp ngắn hạn
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng ngắn hạn như
hoạt tải, trong giai đoạn này ta không xét đến ảnh hưởng của hiện tượng từ biến.

- Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bêtông:
Aso = bs.ts = 200.20 = 4000cm2
+ Diện tích phần vút của bản bêtông:

1
A h = bc .t h + 2. .b h .t h = 40.12 + 12.12 = 624cm 2
2

+ Diện tích toàn bộ bản bêtông:
As = Aso + Ah = 4000 + 624 = 4624 cm2
+ Diện tích của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

AST = A NC +

As
4624
+ A r = 860 +
+ 24,88 = 1462,88cm 2
n
8

Trong đó:
+ n: Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.
+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+ ANC : Diện tích dầm thép.
- Mômen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:

t 
t 

1


.{b s .t s . H sb − Y1 + t h + s  + b c .t h . H sb − Y1 + h  +
n
2
2


1
2 

2. .t h .b h . H sb − Y1 − .t h } + A r .( H sb − Y1 + Yr )
2
3 


S1x =

9

SVTH: LÊ VIẾT HUY

9

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

1
20 
12 


S1x = .{200.20.148 − 63,95 + 12 + ÷ + 40.12.148 − 63,95 + ÷ +
8
2 
2


1
2 

2. .12.12.148 − 63,95 − .12 ÷} + 24,88.(148 − 63,95 + 22) = 62721,5cm 3
2
3 

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp

(khoảng cách từ I-I đến II-II):

Z1 =

S1x
62721,5
=
= 42,88cm

AST 1462,88

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi:

Dc2 = Hsb – tc – Y1 – Z1 = 148 – 4 – 63,95– 42,88 = 37,17 cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:

YtII = Hsb − t c − Y 1 − Z1 = 148 − 4 − 63,95 − 42,88 = 41,17cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:

YbII = Y 1 + Z1 = 63,95 + 42,88 = 106,83cm
- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

I IINC = IINC + A NC .Z1 2 = 2880745 + 860.42,882 = 4461676,3cm4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông:
2
3
t s  
1  b s .t s

I s = .
+ b s .t s . H sb − Y1 − Z1 + t h +  
n  12
2 


2
1  200.203

20  

= .
+ 200.12.148 − 63,95 − 42,88 + 12 + ÷ ÷
8  12
2 ÷



= 2011966,9cm 4
+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh:
2

3

t 
b .t
1 b .t

I h = { c h + b c .t h . H sb − Y1 − Z1 + t h + s  + 2. h h
n 12
2
36


3

2

1

2 

2. .b h .t h . H sb − Y1 − Z1 − t h  }
2
3 

2

1 40.123
20 
40.123

= {
+ 40.12.148 − 63,95 − 42,88 + 12 + ÷ + 2.
8 12
2 
36

2

1
2 

2. .12.12. 148 − 63,95 − 42,88 − .12 ÷ } = 177891,8cm 4
2
3 

+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản:

I r = A r .( H sb − Y1 − Z1 + Yr ) = 24,88.(148 − 63,95 − 42,88 + 22) 2

2

= 99292,0cm 4
10

SVTH: LÊ VIẾT HUY

10

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

I ST = I IINC + I s + I h + I r

= 4461676,3 + 2011966,9 + 177891,8 + 99292,0=6750827,0cm 4
- Mômen tính của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp:

1
t 
t 


Ss = .{bs .t s . Hsb − Y1 − Z1 + t h + s ÷+ bc .t h . Hsb − Y1 − Z1 + h ÷+
n
2
2



1
2 

2. .t h .b h . Hsb − Y1 − Z1 − .t h ÷} + A r .(H sb − Y1 − Z1 + Yr )
2
3 

1
20 
12 


Ss = .{200.20.148 − 63,95 − 42,88 + 12 + ÷+ 40.12.148 − 63,95 − 42,88 + ÷+
8
2 
2


1
2 

2. .12.12. 148 − 63,95 − 42,88 − .12 ÷} + 24,88.(148 − 63,95 − 42,88 + 22)
2
3 

= 36872,7cm3
3.3.3.4. ĐTHH của mặt cắt liên hợp dài hạn
- Mặt cắt liên hợp ngắn hạn được sử dụng để tính toán đối với các tải trọng dài hạn như tĩnh

tải giai đoạn II, co ngót, trong giai đoạn này ta phải xét đến ảnh hưởng của hiện tượng từ biến.
- Diện tích mặt cắt:
+ Diện tích bản bêtông:

A so' = b .t = 200.20 = 4000cm2
s s
+ Diện tích phần vút của bản bêtông:

1
A h ' = b c .t h + 2. .b h .t h = 40.12 + 12.12 = 624cm 2
2
+ Diện tích toàn bộ bản bêtông:
As’ = Aso + Ah = 4000 + 624 = 4624 cm2
+ Diện tích của mặt cắt liên hợp dài hạn:

A LT = A NC +

As
4624
+ A r = 860 +
+ 24,88 = 1077,55cm 2
'
n
24

Trong đó:
'
+ n : Tỷ số giữa môđun đàn hồi của thép và bêtông.
+ Ar : Diện tích cốt thép bố trí trong bản bêtông.
+ ANC : Diện tích dầm thép.

- Mômen tĩnh của bản bêtông và cốt thép bản đối với TTH I-I của tiết diện thép:

t 
t 
1


.{b s .t s . H sb − Y1 + t h + s  + b c .t h . H sb − Y1 + h  +
'
n
2
2


1
2 

2. .t h .b h . H sb − Y1 − .t h } + A r .( H sb − Y1 + Yr )
2
3 


S1x =

11

SVTH: LÊ VIẾT HUY

11

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

S1x ' =

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

1
20 
12 


.{200.20.148 − 63,95 + 12 + ÷+ 40.12.148 − 63,95 + ÷+
24
2 
2



1
2 

2. .12.12.148 − 63,95 − .12 ÷} + 24,88.(148 − 63,95 + 22) = 22666, 22cm3
2
3 

- Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện dầm thép đến trọng tâm tiết diện liên hợp

(khoảng cách từ I-I đến II-II):

S1x ' 22666,22
Z =
=
= 21,03cm
A LT 1077,55
'
1

- Chiều cao phần sườn dầm chịu nén đàn hồi:

D 'c 2 = Hsb – tc – Y1 – Z1' = 148 – 4 – 63,95 – 21,03 = 59,01 cm
- Khoảng cách từ mép trên dầm thép đến trục II-II:

YtII' = H Cb − t c − Y 1 − Z1' = 59,01 + 4 = 63,01cm
- Khoảng cách từ mép dưới dầm thép đến trục II-II:

YbII ' = Y 1 + Z1' = 63,95 + 21,03 = 84,98cm
- Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp:

+ Mômen quán tính của phần dầm thép:

I IINC' = I INC + A NC .Z1' 2 = 2880745 + 860.21,032 = 3261269,9cm 4
+ Mômen quán tính của phần bản bêtông:
2
3
t s  
1  b s .t s


I = '.
+ b s .t s . H sb − Y1 − Z1 + t h + 
n  12
2  

'
s

2
1  200.203
20  

= .
+ 210.12.148 − 63,95 − 21,03 + 12 + ÷ ÷ = 1210048,5cm 4
24  12
2  ÷



+ Mômen quán tính của phần vút bản cánh:

2

3

t 
b .t
1 b .t

I = ' { c h + b c .t h . H sb − Y1 − Z1 + t h + s  + 2. h h

n
12
2
36


3

'
h

2

1
2 

2. .b h .t h . H sb − Y1 − Z1 − t h  }
2
3 

2

1 40.123
20 
40.123

= {
+ 40.12.148 − 63,95 − 21,03 + 12 + ÷ + 2.
24 12
2 

36

2

1
2 

2. .12.12. 148 − 63,95 − 21,03 − .12 ÷ } = 125795,6cm 4
2
3 

+ Mômen quán tính của phần cốt thép trong bản:

I r ' = A r .( Hsb − Y1 − Z1 + Yr ) = 24,88.(148 − 63,95 − 21,03 + 22) 2
2

= 179817,3cm 4
12

SVTH: LÊ VIẾT HUY

12

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn:

I LT = I IINC' + I s' + I 'h + I 'r
= 3261269,9+ 1210048,5 + 125795,6 + 179817,3 = 4776931,4 cm4
- Mômen tính của bản bêtông với TTH II-II của tiết diện liên hợp:

1
ts 
th 


.{b
.t
.
H
−
Y
−
Z
+
t
+
+
b
.t
.
H
−
Y
−
Z
+

s s  sb
1
1
h
÷ c h  sb
1
1
÷+
n'
2
2


1
2 

2. .t h .b h . H sb − Y1 − Z1 − .t h ÷} + A r .(H sb − Y1 − Z1 + Yr )
2
3 

1
20 
12 


Ss' = .{200.20.148 − 63,95 − 21,03 + 12 + ÷+ 40.12.148 − 63,95 − 21,03 + ÷+
24
2 
2



1
2 

2. .12.12.148 − 63,95 − 21,03 − .12 ÷} + 24,88.(148 − 63,95 − 21,03 + 22)
2
3 

= 18090,1cm 3
Ss' =

3.3.4. Xác định ĐTHH của mặt cắt dầm giữa
- Do dầm giữa và dầm biên có kích thước giống nhau nên dầm giữa có các đặc trưng hình
học giống dầm biên
3.4. Xác định đặc trưng hình học mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo
3.4.1. Mặt cắt tính toán
bs
ts

Yr

bc
Dcp

Dc1
Z1

Y1

III III

Z2

II
I

II
I

Hcb
Dw Hsb

tw

bt

Hình 10: Mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo
- Giai đoạn 3: Khi ứng suất trên toàn mặt cắt đạt đến giới hạn chảy.
- Mặt cắt tính toán là mặt cắt liên hợp ⇒ Đặc trưng hình học mặt cắt giai đoạn 3 là đặc
trưng hình học của tiết diện liên hợp.
- Theo tính toán ở mục 4 và 5, dầm biên là dầm bất lợi hơn. Nên việc xác định đặc trưng
hình học của mặt cắt dầm giai đoạn chảy dẻo chỉ tính cho dầm biên.
3.4.2. Xác định vị trí trục trung hoà dẻo của mặt cắt
13

SVTH: LÊ VIẾT HUY

13

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9

THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
- Tính lực dẻo của các phần của tiết diện:
+ Lực dẻo tại bản cánh dưới dầm thép:
Pt = f yt .b t .t t
= 335.70.4.10-1 = 9660 kN
+ Lực dẻo tại bản cánh trên dầm thép:
Pc = f yc .bc .t c
= 345.40.4.10-1 = 5520kN
+ Lực dẻo tại sườn dầm thép:
Pw = f yw .D w .t w
= 345.140.3.10-1 = 14490 kN
+ Lực dẻo tại trọng tâm bản bêtông:

Ps = 0,85.f c' .A s = 0,85.32.4624.10-1 = 14490 kN
+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản trên:
Prt = f yrt .A rt
= 420.12,44. 10-1 = 552,51 kN
+ Lực dẻo xuất hiện tại cốt thép bản dưới:
Prb = f yrb .A rb
= 420.12,44 .10-1 = 552,51 kN
- Vị trí trục trung hoà dẻo (PNA) được xác định như sau:
+ Nếu Pt + Pw > Pc + Prb + Ps + Prt
=> TTH đi qua sườn dầm.
+ Nếu Pt + Pw < Pc + Prb + Ps + Prt và Pt + Pw + Pc > Prb + Ps + Prt
=> TTH đi qua bản cánh trên.
+ Nếu Pt + Pw < Pc + Prb + Ps + Prt
=>TTH đi qua bản bêtông.
Trong trường hợp TTH đi qua bản bêtông ta phải xét thêm vị trí đó nằm ở trên hay dưới so

với cốt thép trên và dưới để có công thức chính xác. Trong tính toán ta thường bỏ qua cốt thép
bản mặt cầu do đó chỉ cần xác định TTH đi qua bản bêtông là được.
- Tính toán ta có:

Pt + Pw = 24150kN
Pc + Prb + Ps + Prt = 19142,30kN
=> Pt + Pw > Pc + Prb + Ps + Prt . Vậy TTH dẻo đi qua sườn dầm
3.4.3. Xác định chiều cao phần sườn dầm chịu nén
- Sơ đồ tính toán:

14

SVTH: LÊ VIẾT HUY

14

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
bs

f'c
0.85As.f'c
Ac.Fyc

Mp

ts

Yr

fy

Dcp.tw.Fyw

bc
Dcp

Dc1
Z1

III III
Z2

II
I

(Dw-Dcp).tw.Fyw
Y1

II
I

Hcb
Dw Hsb

tw

At.Fyt
fy

bt

Hình 11: Sơ đồ xác định vị trí TTH dẻo
- Chiều cao vùng chịu nén của sườn dầm được tính theo công thức:
'

D w  f yt .A t − f yc A c − 0.85f c − f yr A r
Dcp =
+ 1÷

÷
2 
f yw A w


Trong đó:
+ Dw
+

A t, A c

+ Aw

: Chiều cao sườn dầm thép (mm).
: Diện tích cánh chịu kéo và chịu nén (mm2)
: Diện tích sườn dầm (mm2)

+ A r : Diện tích cốt thép dọc trong bản bêtông.
f ,f
+ yt yc : Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của thép làm cánh chịu kéo và chịu nén.
(Mpa)
+

f yr

+

f yw

'
+ fc
+ As

Dcp =

: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của cốt thép dọc (Mpa).
: Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của sườn dầm (Mpa).
: Cường độ chịu nén quy định của bêtông ở tuổi 28 ngày.
: Diện tích bản bêtông.

140  345.10−1.70.4 − 345.40.4.10−1 − 0.85.32.4624.10−1 − 420.24,88.10−1 
+ 1÷

2 
345.140.3.10−1


= 24,19cm.

3.4.3. Xác định mômen chảy My
- Mômen chảy My ở mặt cắt liên hợp được lấy bằng tổng các mômen tác dụng vào dầm
thép, mặt cắt liên hợp ngắn hạn và dài hạn để gây suất gây ra trạng thái chảy đầu tiên ở một
trong 2 cánh của dầm thép (không xét đến chảy ở sườn dầm của mặt cắt lai).
My = MD1 + MD2 + MAD
15

SVTH: LÊ VIẾT HUY

15

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
Trong đó:
+ MD1: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn I.
+ MD2: Mômen uốn do tĩnh tải giai đoạn II.
+ MAD: Mômen uốn bổ xung cần thiết để suất gây chảy ở một bản biên thép. Mômen
này do hoạt tải có hệ số và được tính toán theo mômen kháng uốn của mặt cắt liên hợp ngắn
hạn.
- Trong quá trình tính toán nội lực tại các mặt cắt ta sẽ tính được giá trị mômen do tĩnh tải
giai đoạn I gây ra là MD1, và mômen do tĩnh tải giai đoạn II gây ra là MD2 với dầm biên:
- Ứng suất trong dầm thép do MD1:
+ Mô men tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: MD1 = 1988,50 kN.m
+ Mô men tính toán của mặt cắt nguyên: INC = 2880745cm4
b

+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép dưới của dầm thép: y1 = 63,95cm
t
+ Khoảng cách từ TTH I-I đến mép trên của dầm thép: y1 = 84,05cm
+ Ứng suất mép trên dầm thép:

f1t = −

M D1 t
1988,50.100
.y I = −
.84,05 = −5,802kN / cm 2 = −58,02MPa
I NC
2880745

+ Ứng suất tại mép dưới dầm thép:

f1b =

M D1 b 1988,50.100
.y I =
.63,95 = 4,415KN / cm 2 = 44,15MPa
I NC
28807445

- Ứng suất trong dầm thép do MD2:
+ Mô men tính toán do tĩnh tải giai đoạn I: MD2 = 1151,60 kN.m
+ Mô men tính toán của mặt cắt nguyên: ILT = 4776931,4 cm4
+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép dưới của dầm thép:
+ Khoảng cách từ TTH II’-II’ đến mép trên của dầm thép:
+ Ứng suất mép trên dầm thép:

f 2t = −

y bII' = 84,99cm
y IIt ' = 63,01cm

M D2 t
1151,60.100
.y II' = −
.63,01 = −1,519kN / cm 2 = −15,19MPa
ILT
477693,4

+ Ứng suất tại mép dưới dầm thép:

f 2b =

M D2 b 1151,60.100
.y II' =
.84,99 = 2,049KN / cm 2 = 20,49MPa
ILT
477693,4

- Ứng suất trong dầm thép do MAD:
+ Ứng suất tại mép dưới dầm thép:

f 3b = −

f 3t = −

M AD b
.y II
IST

M AD t
.y II
IST

+ Ứng suất mép trên dầm thép:
Khi ứng suất cánh dầm thép đạt đến giới hạn chảy ta có:
16

SVTH: LÊ VIẾT HUY

16

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
+ TH cánh trên chảy ta có :

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

f1t + f 2t + f3t = −f y => f3t = −f y − f1t − f 2t
f 3t = - 345 - (-58,02) - (-15,19) = - 271,79 Mpa = - 27,18 kN/cm2
+ TH cánh dưới chảy ta có :

f1b + f 2b + f 3b = f y => f 3b = f y − f1b − f 2b
f 3b = 345 – 44,15 – 20,49 = 280,36 Mpa = 28,036 kN/cm2

- Xác định mômen uốn bổ xung MAD:
+ Mômen quán tính của mặt cắt liên hợp ngắn hạn: IST = 6849749cm4
b
+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép dưới của dầm thép: y II = 107,89cm
t
+ Khoảng cách từ TTH II-II đến mép trên của dầm thép: y II = 40,11cm
+ Mômen uốn bổ xung MAD cần thiết để cho bản cánh trên chảy:

M

t
AD

f 3t .IST 27,179.6750827
=− t =
= 4456531kN.cm = 44565,31 kN.m
y II
41,17

+ Mômen uốn bổ xung MAD cần thiết để cho bản cánh dưới chảy:

M bAD =

f 3b .IST 28,036.6750827
=
= 1771677,5kN.cm = 17716,77 kN.m
y bII
41,17

+ Mômen uốn cần thiết để xảy ra điểm chảy đầu tiên trên dầm MAD:

MAD =

t
min ( M AD
;M bAD ) = 17716,78kN.m

- Xác định mômen chảy My:
My = MD1 + MD2 + MAD
= 1988,50+1151,60 + 17716,78=20856,88 kN.m
3.4.4. Xác định mômen dẻo MP
- Mômen dẻo là mômen ứng với khi toàn mặt cắt trừ phần bê tông chịu kéo đạt đến cường
độ chảy. Khi tính mômen dẻo phải lấy mômen đối với trục trung hòa dẻo.
- Công thức tính mômen dẻo:
MP =

∑ P .Z
i

i

Trong đó:
+ Pi: lực dẻo thứ i.
+ Zi: Khoảng cách từ điểm đặt của lực dẻo thứ i đến TTH dẻo.
- Trong phần xác định đặc trưng hình học của mặt cắt trong giai đoạn chảy dẻo đã xác
định được vị trí của TTH dẻo đi qua sườn dầm.
- Giá trị mômen dẻo của mặt cắt được tính theo công thức:

17

SVTH: LÊ VIẾT HUY

17

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
2

D
t
M p = 0,85.A s .f .(Dcp + t c + Zs ) + A c .f yc .(D cp + c ) + f yw .t w . cp
2
2
2
(D − D cp )
t
t
+f yw t w . w
+ A t .f yt .(D w − Dcp + t ) + (Dcp + t c + t h + s ).A r .f yr
2
2
2
'
c

Trong đó:
+ As: Diện tích bản bêtông (bao gồm cả vút), As =

4824 cm2
+ Ac: Diện tích bản cánh chịu nén, Ac = 160cm2
+ At: Diện tích bản cánh chịu kéo, At = 280 cm2
+ Ar: Diện tích cốt thép trong bản bêtông, Ar = 24,88 cm2
+ fy: Giới hạn chảy của thép, fy = 250MPa = 25,0kN/cm2
+ fyr : Giới hạn chảy của cốt thép thường, fyr = 420MPa = 42,0kN/cm2
'
'
+ f c : Cường độ chịu nén của bêtông bản, f c = 26Mpa = 2,6 kN/cm2
+ Dcp: Chiều cao phần sườn dầm chịu nén, Dcp = 6,49cm.
+ Zs: Khoảng cách từ trọng tâm của bản bêtông đến mép trên của dầm thép:

t
2
t

bs .t s . s + t h ÷+ b c .t h . h + b h .t h . .t h
2
3
2

Zs =
bs .t s + bc .t h + b h .t h

12
2
 20

200.20. + 12 ÷+ 40.12. + 12.12. .12
2

3
 2

Zs =
= 19,90cm
200.20 + 40.12 + 12.12
Thay số, ta có:

4
24,192
M p = 0,85.4624.3,2.(24,19 + 4 + 19,90) + 160.34,5.(24,19 + ) + 34,5.2.
2
2
2
(140 − 24,19)
4
200
+34,5.2.
+ 280.34,5.(140 − 24,19 + ) + (24,19 + 4 + 12 +
).24,88.42
2
2
2
= 2664294,2kN.cm = 26642,94 kN.m
Vậy mômen dẻo của mặt cắt dầm biên là: Mp = 26642,94 kNm.
4. XÁC ĐỊNH TĨNH TẢI TÁC DỤNG LÊN DẦM CHỦ
4.1. Cấu tạo các hệ liên kết trong KCN
4.1.1. Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối
- Dầm ngang tại mặt cắt gối là chỗ đặt kích nâng hạ các cụm dầm trong quá trình thi công
và sửa chữa cầu khi cần thiết. Do đó liên kết ngang ở gối phải cấu tạo chắc chắn hơn các mặt

cắt khác, thông thường dùng các dầm I định hình:
⇒ Chọn dầm ngang tại mặt cắt gối là dầm định hình I700:

18

SVTH: LÊ VIẾT HUY

18

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

A

A

MÆ
t c¾
t A-A
DÇmngang

DÇmngang

Hình 12: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt gối
- Cấu tạo của dầm ngang như sau:
+ Chiều cao dầm ngang:

+ Bề rộng bản cánh:
+ Chiều dày bản cánh:
+ Chiều dày bản bụng:
+ Diện tích mặt cắt ngang:
+ Mômen quán tính của mặt cắt:
+ Trọng lượng trên 1m chiều dài dầm chủ:

Hdn
bc
tc
tw
Adn
Idn
qdn

=
=
=
=
=
=
=

70 cm
21 cm
2,8 cm
1,3 cm
176 cm2
134600 cm4
1,38 kN/m

- Trọng lượng của dầm ngang trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng
của tất cả các thanh của dầm ngang và chia đều cho mỗi dầm chủ nhân với chiều dài dầm chủ:
+ Số mặt cắt có bố trí dầm ngang:
n
=
2 mặt cắt
+ Số dầm ngang trên mỗi mặt cắt:
ndn =
5 dầm
∑ n dn = 2.5= 10 dầm
+ Tổng số dầm ngang trên toàn cầu:
+ Chiều dài mỗi dầm ngang:
Vây, trọng lượng trên 1 m chiều dài dầm chủ:

qn =

Ldn =

2,13

1,38.10.2,13
= 0,17(KN / m)
6.26

4.1.2. Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian
19

SVTH: LÊ VIẾT HUY

19

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
- Tại các mặt cắt trung gian nếu cấu tạo dầm ngang định hình sẽ rất tốn kém. Do đó tại các
mặt cắt trung gian thì hệ liên kết ngang thường được cấu tạo theo dạng hệ gồm có các thanh
thép góc. Chiều cao hệ liên kết ngang: H lkn = (0,6 ÷ 0,7)H sb
- Hệ liên kết ngang trung gian có thể làm bằng thép L ≥ 100x100x10
- Cấu tạo hệ liên kết ngang trung gian:

2L100x100x10
L10
0x1
00x
10

x10
100
x
0
L10

2L100x100x10

B

B

Hình 13: Hệ liên kết ngang tại mặt cắt trung gian
+ Khoảng cách giữa các hệ liên kết ngang: an = 2,50m.
+ Số hệ liên kết ngang theo phương dọc cầu là 9 hệ và số hệ liên kết ngang theo phương
ngang cầu là 5 hệ.
+ Tổng số hệ liên kết ngang trung gian toàn cầu là: 9.5 = 45 hệ.
+ Tại mỗi hệ liên kết ngang được cấu tạo có chiều cao H = 100cm, gồm 6 thanh thép
góc L= 100x100x10, 2 thanh ở phía trên quay lưng vào nhau, 2 thanh ở phía dưới quay lưng
vào nhau và 2 thanh thép xiên liên kết trực tiếp với sườn tăng cường bản bụng.
- Cấu tạo các thép góc làm thanh ngang:
+ Số hiệu thép góc:
L100x100x10
+ Bề rộng cánh thép góc:
ba
= 10 cm
+ Chiều dày cánh thép góc:
ta
= 1 cm
+ Diện tích mặt cắt ngang:
A
= 19,20cm2
+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài:
q
= 0,15 kN/m2
+ Mô men quán tính của một mặt cắt thanh:
I
= 179,00cm4
+ Số thanh ngang trên:
nnt = 2 thanh
+ Chiều dài thanh ngang trên:

Lnt = 2,13 m
+ Số thanh ngang dưới:
nnd = 2 thanh
+ Chiều dài thanh ngang dưới:
Lnd = 2,13 m
=> Tổng trọng lượng các thanh ngang trong 1 hệ liên kết ngang:
20

SVTH: LÊ VIẾT HUY

20

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
Ptn = 2.1,93.0,15 + 2.1,93.0,15 = 1,158 kN.
- Cấu tạo thép góc làm thanh xiên:
+ Số hiệu thép góc:
L100x100x10
+ Bề rộng cánh thép góc:
ba
= 10 cm
+ Chiều dày cánh thép góc:
ta
= 1 cm
+ Diện tích mặt cắt ngang:
A
= 19,20cm2

+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài:
q
= 0,15 kN/m2
+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh:
I
= 179,00cm4
+ Số thanh xiên:
nx
= 2 thanh
+ Chiều dài thanh xiên:
Lx = 2,21 m
=> Tổng trọng lượng các thanh xiên trong 1 hệ liên kết ngang:
Px = 2.2,21.0,15 = 0,663 kN.
- Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1m chiều dài dầm chủ:

P
(1,158 + 0,663).45
q lkn = ∑ lkn =
= 0,53(kN / m)
n.L nh
6.26
Trong đó:
+ qlkn: Trọng lượng hệ liên kết ngang trên 1 mét dài một dầm chủ.
+ ∑ Plk n : Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết ngang.
+ n: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 6 dầm.
+ Lnh: Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 26 m.
4.1.3. Sườn tăng cường dầm thép
- Cấu tạo STC dầm thép:

Hình 14. Sườn tăng cường tại gối

21

SVTH: LÊ VIẾT HUY

21

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

S ên t¨ng c êng trung gian

B¶n ®
Öm

Hình 15. Sườn tăng cường trung gian
- Chiều dày bản thép dùng làm sườn tăng cường: t ≥ 6mm và cụ thể như sau:
+ ts ≥ 10mm đối với tiết diện đinh tán.
+ ts ≥ 12mm đối với liên kết hàn.
=> Ở đây ta chọn sườn tăng cường có chiều dày t = 16mm.
- Tại mặt cắt gối sườn tăng cương thường được cấu tạo có chiều dày lớn hơn hoặc cấu tạo
dạng sườn kép để tiếp nhận phản lực gối. Ở đây ta cấu tạo sườn tăng cường tại gối theo dạng
sườn kép với khoảng cách giữa hai sườn là 100mm.
- Các sườn tăng trung gian không được liên kết hàn trực tiếp với bản cánh chịu kéo để
chống phá hoại liên kết giữa sườn tăng cường với bản cánh. Do đó tại các mặt cắt trừ các mặt
cắt có M = 0 thì sườn tăng cường phải được hàn với một bản đệm và bản đệm này có thể trượt

tự do trên bản cánh chịu kéo của dầm.

Hình 16: Liên kết STC với cánh dầm thép
- Kích thước các bản đệm:
+ Kích thước hai chiều: a,b = 30 ÷ 40mm.
+ Chiều dày bản: t = 12 ÷ 20mm.
=> Theo cấu tạo ta chọn kích thước bản đệm: 180x70x16mm.
- Sườn tăng cường nên bố trí đối xứng về hai bên sườn dầm.
- Kích thước của sườn tăng cường thường được chọn trước sau đó tính toán theo điều kiện
ổn định cục bộ của bản bụng để xác định khoảng cách bố trí sườn tăng cường. Hoặc có thể bố
22

SVTH: LÊ VIẾT HUY

22

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
trí khoảng cách các sườn tăng cường theo cấu tạo hệ liện kết ngang và dọc cầu sau đó kiểm
toán điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng.
- Cấu tạo và trọng lượng của hệ sườn tăng cường:
+ Chiều cao sườn tăng cường:
hs =
140 cm
+ Chiều dày sườn tăng cường:
ts
=

1,6 cm
+ Bề rộng sườn tăng cường:
bs =
18,5 cm
+ Khoảng cách giữa các sườn tăng cường:
do =
1,25 m
+ Diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường:
as = 18,5.1,6 = 29,6cm2
=> Trọng lượng của một thanh sườn tăng cường:
Ps = 29,6.140.10-6.78,5 = 0,33kN.
- Trọng lượng của sườn tăng cường trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng
lượng của tất cả các sườn tăng cường trên một dầm chủ và chia đều cho số dầm chủ, hay có thể
tính bằng trọng lượng của 1 cặp sườn tăng cường chia cho khoảng cách giữa các sườn tăng
cường :

qs =

2.Ps 2.0,33
=
= 0,52 (kN / m)
do
1, 25

4.1.4. Hệ liên kết dọc cầu
- Vị trí của hệ liên kết dọc cầu:
+ Đối với kết cấu nhịp cầu dầm thép ta cấu tạo hai hệ liên kết dọc trên và dọc dưới nằm
trên mặt phẳng song song với bản cánh trên và cánh dưới dầm thép.
+ Đối với kết cấu liên hợp thép – BTCT thì bản bêtông mặt cầu đóng vai trò như hệ liên
kết dọc trên do đó trong cầu Thép – BTCT ta chỉ cần cấu tạo hệ liên kết dọc dưới.

- Cấu tạo chung:

23

SVTH: LÊ VIẾT HUY

23

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP

GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY

Hình 17: Cấu tạo hệ liên kết dọc cầu
+ Hệ liên kết dọc thường được cấu tạo từ thép góc L = 100x100x10
+ Toàn cầu có 10 khoang hệ giữa các liên kết ngang, trên mỗi khoang chỉ cấu tạo 3
thanh xiên có chiều dài 3,10m.
+ Các thanh xiên của hệ liên kết dọc được liên kết với sườn dầm chủ thong qua các bản
nút được hàn trực tiếp với dầm chủ.
- Cấu tạo thép góc làm hệ liên kết dọc cầu:
+ Số hiệu thép góc:
L100x100x10
+ Bề rộng cánh thép góc:
ba
= 10 cm
+ Chiều dày cánh thép góc:
ta
= 1 cm

+ Diện tích mặt cắt ngang:
A
= 19,20cm2
+ Trọng lượng thanh trên 1m chiều dài:
q
= 0,15 kN/m2
+ Mômen quán tính của một mặt cắt thanh:
I
= 179,00cm4
+ Chiều dài 1 thanh xiên của hệ liên kết dọc:
Lx = 3,10 m
+ Số thanh liên kết dọc trên 1 khoang:
nt
= 3
thanh
+ Số khoang của hệ liên kết dọc:
nk
= 11 khoang
+ Tổng số thanh xiên của hệ liên kết dọc:
nx = 3.11 = 33 thanh
=> Trọng lượng của các thanh xiên trong hệ liên kết dọc:
Plkd = 33.3,10.0,15 = 15,345 kN.
- Trọng lượng hệ liên kết dọc trên một dầm chủ được tính bằng cách tính tổng trọng lượng
của tất cả các thanh của hệ liên kết dọc và chia đều cho mỗi dầm chủ x chiều dài dầm chủ.

P
15,345
q lkd = ∑ lkd =
= 0,10(kN / m)
n.L nh

6.26
Trong đó:
+ qlkd: Trọng lượng hệ liên kết dọc trên 1 mét dài một dầm chủ.
+ ∑ Plk d : Tổng trọng lượng của các thanh trong hệ liên kết dọc.
+ n: Số dầm chủ trên mặt cắt ngang, n = 6 dầm.
+ Lnh: Chiều dài kết cấu nhịp, Lnh = 26 m.
4.2. Xác định tĩnh tải giai đoạn I
24

SVTH: LÊ VIẾT HUY

24

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9


THIẾT KẾ MÔN HỌC CẦU THÉP
GVHD: TH.S NGÔ THANH THỦY
- Tĩnh tải giai đoạn I:
+ Trọng lượng bản thân dầm chủ.
+ Trọng lượng hệ liên kết ngang cầu.
+ Trọng lượng hệ liên kết dọc cầu.
+ Trọng lượng mối nối.
+ Trọng lượng bản bêtông mặt cầu và những phần bêtông được đổ cùng với bản như:
chân lan can, gờ chắn bánh. Trong trường hợp chân lan can lắp chân lan can lắp ghép thì trọng
lượng của nó được tính vào tĩnh tải giai đoạn II.
- Trọng lượng dải đều của dầm thép:

q sbdt = A NC .γ s = 860.10 −4.78,5 = 6,75 (kN / m)
- Trọng lượng dải đều của bản bêtông mặt cầu:

q b mc = A s .γ c = 4624.10 −4.25 = 11,56(kN / m)
- Trọng lượng dải đều của dầm ngang:
- Trọng lượng dải đều của HLK ngang trung gian:
- Trọng lượng dải đều của sườn tăng cường:
- Trọng lượng dải đều hệ liên kết dọc:
- Trọng lượng dải đều mối nối dầm:

qdn =
qlkn =
qs =
qlkd =
qmnd =

0,17 kN/m
0,53 kN/m
0,52 kN/m
0,1 kN/m
0,1 kN/m

Do đó:
- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I:(dầm biên)
DCbtc = qsbdt + qbmc + qdn + qlkn + qs + qlkd + qmnd
= 6,75 + 11,56 + 0,17 + 0,53 + 0,52 + 0,10 + 0,1 = 19,73 kN/m
- Tĩnh tải tiêu chuẩn giai đoạn I:(dầm trong)
DCtrtc = qsbdt + qtrmc + qdn + qlkn + qs + qlkd + qmnd
= 6,75 + 11,56 + 0,17 + 0,53 + 0,52 + 0,10 + 0,1 = 19,73 kN/m
- Tĩnh tải tính toán giai đoạn I:(dầm biên)
DC = γ1 .DC = 1,25.19,73 = 24,66 kN/m.
tt

tc

- Tĩnh tải tính toán giai đoạn I:(dầm trong)
DC = γ1 .DC = 1,25.19,73 = 24,66 kN/m.
tt

tc

4.3. Xác định tĩnh tải giai đoạn II
- Cấu tạo lan can + lớp phủ mặt cầu:

25

SVTH: LÊ VIẾT HUY

25

TC CẦU ĐƯỜNG K49-Q9